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汽车磁流变液离合器的设计

张春光;苗运江;巫峰

【摘要】Aimedatdefectsnowexitedinthemulti-diskfrictionclutchof

automobiletransmission^newautomobilemagnetorheologicalfluid

clutchwasproposedanddesigned.Theprincipleofmagnetorheological

fluidclutchwasintroduced,amechanicalcombinedstructurewas

designed,andthegearstructureandheatstructuredesignwerespecified.

Amagneticcircuitstructurewasdesignedandoptimizedbyusingfinite

elementanalysissoftwareANSYS.Themagnetorheologicalfluidclutchcan

avoidthefaultsandpowerlosscausedbytheslidebetweenfriction

disks,makingthedrivesystemmoreenergy-savingandsafe.Thereversible

conversionofmagnetorheologicalfluidfromsolidstatetoliquidstatecan

completewithinsomemilliseconds,makingtheclutchrespondfasterand

improvingtheautomobilevariableresponsecapability.%为解决当前汽车自

动变速器中多片摩擦式离合器存在的缺陷,提出并设计一种新型的汽车磁流变液离

合器.介绍磁流变液离合器的工作原理；设计离合器的机械组合结构,详细说明档位

结构和散热结构的设计；设计磁路结构,并利用ANSYS有限元分析软件对磁路进

行优化.设计的磁流变液离合器可J以避免因摩擦片间的滑磨带来的故障及功率损

耗,使驱动系统更安全节能；磁流变液在固态和液态之间的毫秒级可逆转化,使得离

合器响应速度更快,提高了汽车的变速响应性能.

【期刊名称】《润滑与密封》

【年(卷),期】2012(037)005

【总页数】4页(P91-94)

【关键词】汽车离合器;磁流变液;机械结构;磁路

【作者】张春光;苗运江;巫峰

【作者单位】中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116;中国矿业大学机电工

程学院江苏徐州221116;中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

【正文语种】中文

【中图分类】TK414.4

磁流变液是一种对磁场敏感的新型智能材料，基于磁流变效应，它有3种基本工

作模式:流动模式、剪切模式和挤压模式。在机械传动中，剪切模式应用较为广泛，

磁流变液离合器基于这种模式工作。

目前，汽车自动变速器中实现动力切换的装置是多片摩擦式离合器，这种离合器在

接合时存在片间滑磨，会导致摩擦片和钢片间的间隙变大，当间隙超过极限值时，

换挡时间将会延长，严重时甚至导致发动机“飞车”或“掉速”，产生换挡冲击。

磁流变液离合器能够很好地解决这样的问题，这种离合器是靠磁流变液介质来传递

动力的，不存在摩擦接触，而且还具有反应速度快、电控系统简单可靠、接合平稳

等优点。本文作者将磁流变液离合器应用于汽车的自动变速器中，并设计出了一种

汽车磁流变液离合器。

1磁流变液离合器的工作原理

磁流变液离合器主要由主动件、被动件、线圈和磁流变液4部分组成，如图1所

示。磁流变液作为工作介质，充满主动件和被动件之间的容腔。当线圈中无电流通

入时，磁流变液呈现牛顿流体的特性，主动件和被动件之间只靠液体的黏性剪切力

传递扭矩，这个值一般很小，不足以带动被动件转动，此时离合器处于分离状态;

当线圈中通入电流时，一定方向、一定强度的磁场作用于磁流变液，使磁流变液发

生“固化”反应，呈现出Bingham流体的特性，剪切屈服应力增加，主动件和被

动件之间传递的扭矩增大，当增大到一定值时，主动件通过磁流变液带动被